Lubang hitam tidak hanya diam saja.
Mereka berubah. Mereka bergabung. Mereka meledak. Dan teori Stephen Hawking yang terkenal pada tahun 1970-an? Ia berjuang untuk mengikutinya.
Hawking memberi kita radiasi. Kebocoran termal. Gagasan bahwa perangkap kosmik ini pada akhirnya bisa menguap, meledak, dan mati. Itu merupakan sebuah terobosan. Itu sangat legendaris.
Itu juga terbatas.
Penelitian baru menunjukkan bahwa kita memandang masalah ini dengan cara yang salah. Lupakan sejenak cakrawala peristiwa. Bayangkan sepanci air di atas kompor.
Air mendidih menjadi berantakan. Berantakan.
Gangguan itu disebut entropi.
Dan lubang hitam? Mereka juga memilikinya.
“Hukum Hawking… memberikan hubungan yang memuaskan antara fisika ekstrem dan aneh… tetapi hukum tersebut memiliki keterbatasan yang serius.” — Abhay Ashtekar, Negara Bagian Penn
Tangkapannya? Hukum Hawking hanya berlaku ketika lubang hitam sedang dingin. Keseimbangan. Tidak berubah. Statis.
Realitas tidak bersifat statis.
Lubang hitam bersifat dinamis. Mereka terbentuk. Mereka bertarung. Mereka menguap.
Jadi tim di Penn State—dipimpin oleh Abhay Ashtakar dengan bantuan mahasiswa pascasarjana Daniel E. Paraizo dan Jonathan Shu—memutuskan untuk menulis ulang peraturan tersebut. Bukan fisikanya, hanya kerangkanya.
Bayangan Einstein
Anda tidak dapat membicarakan lubang tanpa membicarakan gravitasi. Dan Anda tidak dapat membicarakan gravitasi tanpa Albert Einstein.
- Relativitas Umum turun.
Matematika meneriakkan “singularitas”. Suatu titik di mana persamaan menjadi tak terhingga. Jantung binatang itu.
Mengelilinginya? Cakrawala peristiwa. Intinya tidak bisa kembali. Gravitasi di sana sangat kuat sehingga cahaya pun bisa terjebak. Kecepatan melarikan diri melebihi kecepatan cahaya. Tidak ada yang keluar. Bahkan informasi pun tidak.
Selama beberapa dekade, itu saja. Suhu nol. Nol radiasi. Cara yang tak terbatas untuk membuat lubang.
Sepertinya hukum termodinamika—aturan bagus tentang energi dan ketidakteraturan—tidak ada gunanya diterapkan pada sesuatu yang begitu gelap.
Lalu datanglah Hawking.
1974. Dia mengubah permainan.
Tiba-tiba, lubang hitam memancarkan panas. Tiba-tiba, suhu tubuh mereka naik. Tiba-tiba, kita bisa menerapkan termodinamika pada mereka. Ini mengalihkan mereka dari masalah matematika ke realitas fisik.
Resep Hawking sangat elegan. Luas sama dengan entropi. Putaran dan massa berbanding terbalik. Itu berhasil.
Sampai tidak terjadi.
Masalah pada tampilan
Inilah intinya.
Analogi gagal ketika segala sesuatunya menjadi sibuk.
“Dalam situasi dinamis… cakrawala peristiwa dapat terbentuk… di mana tidak ada apa pun yang terjadi.” — Jonatan Shu
Ketika lubang hitam tumbuh, bergabung, atau memakan bintang, “cakrawala peristiwa” adalah alat ukur yang buruk.
Mengapa?
Karena Anda tidak dapat menentukan propertinya saat ini.
Anda harus memprediksi masa depan. Anda harus melihat apakah cahaya akan lolos atau tidak. Itu bukan fisika. Itu adalah ramalan.
Paraizo menjelaskannya secara sederhana.
Jika Anda tidak dapat melihat ke dalam, Anda tidak dapat mengetahui apa yang ada di dalamnya. Tidak terlalu.
Luas cakrawala tersebut tidak dapat mengukur entropi fisik sebenarnya dari lubang yang berubah. Ini adalah indikator tertinggal. Tidak berguna untuk memahami kelahiran atau kematian binatang itu.
Jadi tim Penn State melakukan sesuatu yang radikal.
Mereka membuang cakrawala peristiwa.
Menggantinya dengan cakrawala dinamis.
Sudah digunakan dalam simulasi. Tidak pernah sepenuhnya diterapkan pada hukum termodinamika.
Peralihan sederhana ini memperbaiki segalanya.
Hukum Pertama Termodinamika? Terapan. Energi berubah bentuk, namun tidak tercipta.
Hukum Kedua? Terapan. Entropi selalu meningkat.
Tidak perlu lagi menunggu masa depan untuk menentukan masa kini.
Lubang hitam tidak perlu lagi berdiam diri.
Ini berfungsi untuk kelahiran. Penggabungan. Penguapan. Bahkan kematian eksplosif yang diprediksi Hawking.
Hal ini memperluas undang-undang tersebut melampaui paradigma keseimbangan 50 tahun.
“Kami ingin menemukan cara untuk… memperluas hukum tersebut ke lubang hitam yang berada pada keseimbangan.” — Ashtekar
Apakah ini menyelesaikan semua masalah kita?
Mungkin.
Teori kuantum masih mempunyai kelemahannya sendiri. Namun hal ini membuat perhitungan menjadi sesuai dengan kekacauan yang ada.
Kami akhirnya memiliki cara untuk membicarakan lubang hitam saat ia bergerak.
Daripada hanya menunggu sampai mati.
